基于McWiLL无线宽带技术的县域电力通信网建设方案

杨 鑫徐 刚荀思超钱君霞马鸿娟

（1.江苏科能电力工程咨询有限公司，南京 210036；2.淮安供电公司信通分公司，江苏 淮安 223002；3.盐城供电公司信通分公司，江苏 盐城 224000）

基于McWiLL无线宽带技术的县域电力通信网建设方案

杨 鑫1徐 刚2荀思超3钱君霞1马鸿娟1

（1.江苏科能电力工程咨询有限公司，南京 210036；2.淮安供电公司信通分公司，江苏 淮安 223002；3.盐城供电公司信通分公司，江苏 盐城 224000）

通过分析县域无线通信网的通信业务需求，结合McWiLL无线宽带技术的优点，阐述了县域无线电力通信网的架构与建设方案。本文提出了基于McWiLL的无线宽带电力通信专网基站系统、接地及防雷、基础设施、通信设备安装等的建设方案，并根据某县域无线通信网的实际应用情况验证了该套无线宽带专网的使用，可以提高数据传输的安全性和可靠性，并为县域供电公司提高工作效率和服务质量提供了高效可靠的通信保障和支撑。

McWiLL；无线宽带；电力通信；电网建设

县域电力通信网是推进农网智能化建设，保障电网生产、运行、管理和服务的重要基础。当前，部分县域电力通信网缺乏系统规划，建设及运营成本偏高，通信网整体水平落后于农电发展要求，技术装备落后，重要业务的信息传输盲目租用公网通道资源，应用效果不明显，投入与产出不匹配，这些都给农网运行和经营服务带来了一定的隐患。因此，加强和完善县域电力通信网建设就显得十分必要和紧迫［1］。

McWiLL是我国自主创新的SCDMA无线接入技术宽带演进版SCDMA V5的俗称，其充分考虑了农村地区市场需求的特征，包括系统容量、覆盖面、组网模式等因素，实现了一个宽窄带业务高效融合的移动宽带无线接入系统。

由于县域配电网络普遍存在网架复杂、规模大、覆盖广，对应终端多且分散，但每台终端传送信息量较小，对实时的要求较低等特点，根据区域条件，建设成本的不同，无线通信网络的技术方案也各不相同。McWiLL无线宽带技术采用“大基站小终端”的设计思路，凭借基站覆盖广，成本低，安全可靠的特点，受到了人们越来越多的关注［2］。

1 县域无线电力通信网建设方案

目前县域供电公司的用电信息无线采集主要使用公网的GPRS无线通信方式和230MHz无线专网方式。GPRS通道属于公网通道，其传输的物理通道、数据的转发服务器等暴露在公众网络之中，存在着一定的信息泄露隐患。而租用GPRS无线网络，每个模块按月缴纳租用费，累计费用高。因此采用无线专网，一方面将在很大程度上保障县域供电公司的安全效益，另一方面也更为节省费用。

本文所介绍的江苏省某县域供电公司无线宽带专网项目由该县域供电公司自建一套宽带无线宽带通信专网系统。在县域供电公司核心机房建设无线宽带系统核心网系统1套，根据实际情况分别在县供电公司大楼、电力生产楼以及各个乡镇供电所建设全向McWiLL基站和定向McWiLL基站共计11座［3］。某县域供电公司McWiLL无线宽带系统设备连接图如图1所示。

图1 某县域McWill无线宽带系统设备连接图

作为县域供电公司自建的一套无线宽带数据通信专网，McWiLL无线宽带专网可以保证数据传输的安全性和可靠性，并且可以根据实际业务开展的需要对网络布设、规模、组网形式等进行调整，有很强的扩展性和定制能力，系统具有提供用电信息采集、无线视频、指挥调度等多业务功能的综合服务能力，其核心组成部分如下。

1）核心网

McWiLL核心平台包括McWiLL核心网络设备业务接入控制器 SAC5000S、集群调度平台DCS1000以及核心网交换机。SAC与基站之间基于TCP/IP的专用协议 SAbis1实现语音业务的汇聚和控制。SAC配合集群调度平台DCS完成终端的集群调度功能，实现群呼、组呼、强插、强拆等服务。

SAC内有网管系统，通过网管客户端进行管理和操作。主要完成McWiLL核心网和接入网的维护以及用户开户烧录、系统功能实现等功能。网管系统需要在IP网络中和各个基站设备以及语音接入平台进行互通，完成对终端、基站、SAC等设备的维护管理。

SAC接口:对外提供10/100/1000M以太网口和E1接口。E1接口支持No.7/ISUP信令，通过该接口与PSTN交换机互联。

2）基站系统

McWiLL网络汇聚层设备主要为基站设备，包括基带控制单元WBBU、射频拉远单元WRRU及天线。基站系统提供无线终端的接入、空中资源分配、IP业务的透明承载、数据安全、QoS保证等服务。将终端的业务通过McWiLL无线空中接口接入到有线网络中，承载集群调度语音、视频、上网等业务。

基站接口:对外提供10/100M以太网口。

3）终端

McWiLL终端接入解决的业务模式有:各类电力业务数据采集、集群/语音调度业务、视频监控业务等。其对应的终端形式包括数传模块、IP调度电话、手持调度终端、手持PDA、手持双模终端以及McWiLL无线对讲车载台、无线视频设备、CPE桌面终端等。

1.1 基站系统建设方案

McWiLL光纤拉远基站分为基带控制单元WBBU和射频拉远单元WRRU两部分，WBBU安装在19英寸的标准机柜里，和IP网络通过标准的10/100M以太网口进行连接，与WRRU通过单模光纤连接，标准配置拉远距离为 2km，最大拉远距离为10km。WBBU提供光接口与WRRU连接，提供100M以太接口与核心网连接。

McWiLL智能天线分全向天线和定向天线两类。全向天线单天线可覆盖的角度为 360°，定向天线单天线可以覆盖的角度为 120°。基站系统连接方式如图2所示。

图2 基站系统连接示意图

1.2 接地及防雷方案

基站系统防雷设计应该采用三级防护，即:室外到室内为第一级，室内走线到机柜；在机柜进线口处为第二级；在设备的单板上做第三级防护。三级防护是最终保证联合接地（即一点接地）的措施。

对于第一级防护要求如下:

1）给WBBU提供电源的交流电力线宜采用具有金属护套的电缆或采用具有绝缘护套的电缆并穿钢管埋地引入移动通信基站，金属护套的两端应就近可靠接地；电力电缆在入机房前应加氧化锌防雷器。

2）电力电缆接口处的保护接地及电力变压器（100kVA以下）保护接地的接地电阻值应小于10Ω。

3）WRRU铁塔应有完善的防止雷击及二次感应雷击的防雷装置。

4）WBBU的建筑物应有完善的防止雷击及抑制二次感应雷的防雷装置（避雷网、避雷带和接闪器等）。

对于机房内的第二级基站防雷防护，其要求如下:

1）直流配电设备的机壳应从接地汇集线上引入保护接地。直流配电设备应有相应的分级防雷电浪涌吸收装置。交流配电的中性线汇集排应与机架绝缘。配线架应从接地汇集线上引入保护接地，同时配电线架与机房通信机架间不应通过走线架形成电气连通。当配线架的保护接地排与机架绝缘时，应引入两根接地线并分别与保护地和机架相连。

2）WBBU除了接到工作地外，其机壳应接到保护地装置上。机房内的空调等金属设施应从接地汇集线上引入保护接地线。

3）在机柜的进线口处应加氧化锌防雷器，并且机柜内所有的保护地及其工作地在整个接地体系中应最终接到一起。

1.3 基础设施建设方案

经过无线网络规划和实际勘测，该县域供电公司无线专网工程需自建通信塔站址11座，县供电公司大楼已有60m高铁塔可以利用。本次无线专网一期工程建设铁塔4座，二期建设铁塔7座，一期建设铁塔站址选择见表1。

表1 铁塔站址表

通信塔等基础设施站址建设要求如下:

1）为保证覆盖效果，各基站天线有效挂高要求至少45m。

2）通信塔主体为钢管塔，地面至少1.5m直径的空地浇筑基础。

3）通信塔就近需配套有通信机房，通信塔至通信机房建设光缆，机房内安装新增的通信设备，并提供可靠的-48V通信电源，以及可靠的设备运行环境。

1.4 终端设备安装方案

终端设备在用电和配电的无线传输中用的是MEM136终端和嵌入式模块MPE158。

MEM136终端接口有RJ45以太网和RS232口。MPE158嵌入式模块为标准对接接口，直接插接到第三方集中器、采集器中即可。

终端设备天线根据现场情况定，可采用全向天线和定向天线。全向天线可采用吸顶天线，吸到配电柜上。定向天线可以安装在杆上。

2 应用成果分析

使用 McWiLL无线宽带技术建立电力通信网后，可以从以下5个方面为该县域供电公司带来显著的效益:

1）减少租用GPRS产生费用带来的效益

McWiLL无线专网建成后，在公网GPRS上开展的业务可以逐渐转移到无线专网上，将减少租用GPRS的费用。目前该县域供电公司已经安装使用GPRS模块约3820个，后期计划再安装3560个，GPRS模块共7380个，目前租用GPRS网络费用约为20元/月/模块，按照10年期计算，该县域供电公司租用 GPRS网络的费用为 7380×20×12×10= 1771.2万元；加上预计新增 GPRS模块 3560个× 2000元/个=712万元，共可以为该县域供电公司节省 GPRS模块租用及流量产生的费用约 2483.2万元。而该县域供电公司无线专网工程一期二期全覆盖后的总投资费用仅为2000万元左右。这种效益随着业务的扩展，各类终端设备数量的增加，将更加明显。

2）提高通信传输速率带来的效益

相较于的GPRS无线公网的100kbps左右的传输速率，McWiLL无线终端的传送已经实现了2Mbps的速率，其在配电监控管理（配变及线路监测、配用电视频监控）、远抄业务、移动办公、移动巡检（移动语音、移动图片上传、移动人员定位、移动视频回传）、现场抢修（移动应急集群调度，移动单兵应急）等业务中的实时性与高速性，将为该县域供电公司带来更多的效益［4］。

3）增加业务安全带来的效益

把使用无线公网的业务转移到McWiLL无线专网将大大增加电力业务的安全性。根据国家农网1800号文件中提到“县公司重要业务的信息盲目租用公网通道资源，给农网运行和经营服务带来一定隐患。这些于发展坚强智能电网不相适应”的相关要求，采用无线专网将在很大程度上保障企业的安全效益。

4）提高抢修、施工效率带来的效益

基于McWiLL无线专网的智能巡检系统可以在线路有施工、抢修需求时，向现场巡检、施工人员无线终端推送工单，巡线、施工人员通过无线视频或图片的方式把线路故障点和施工情况传送到后台。这种高效的信息传递方式，能够大大提高现场施工、抢修效率，效益明显［5］。

5）减少运行维护和管理带来的效益

实现了基于McWiLL无线专网的安全生产现场监控系统等功能后，大部分操作等都不需要人工到场进行，这样一方面可以减少相关运行操作人员的数量，另一方面减少了运维班组出车次数，相应的减少了车辆配备和日常开支。

3 结论

目前来讲，McWiLL已经是一种非常成熟先进的无线宽带接入技术，完全有能力满足电力通信网络所要求的实时性、可靠性、双向性的要求。目前，该技术的应用在辽宁、重庆、海南、湖南、江苏等省市进行积极的探索，也在网络平台的建设方面进行了大量的研究与分析。

本文从某县域无线电力通信网的建设项目出发，阐述了基于McWiLL无线宽带技术的电力通信网建设的主要方案，通过McWiLL无线宽带网络系统的建设，进一步深化了智能配电网的建设，在该县投入使用后，逐步摆脱了对于传统的通信网络的依赖性。应用成果证明，该系统的使用大大提高了电力系统的管理水平，提高了电网的管控效率，在对电网的实时控制、可靠性、扩展性及运行成本的控制等方面都取得了很好的效果，同时也产生了良好的经济效益。

［1］国家电网公司.关于加强县域电力通信网建设的指导意见［Z］.北京，2011.

［2］温斌，林波.McWiLL宽带无线接入技术及应用［M］.北京：人民邮电出版社，2009.

［3］戴鸿林，陶尊群.无线宽带系统在通信网建设中的应用［J］.农村电气化，2013（5）：37-38.

［4］董勇，张浩，倪谷平，等.McWiLL宽带无线组网技术及其在黄山电力的应用［J］.电力信息化，2012（2）：40-43.

［5］杨润平，盛洁.McWiLL无线宽带技术在电力通信接入网中的应用［J］.中国电力教育，2009（S2）：536-538.

County Electric Power Communication Network Construction Program based on McWiLL Wireless Broadband Technology

Yang Xin1Xu Gang2Xun Sichao3Qian Junxia1Ma Hongjuan1
（1.Jiangsu Keneng Electric Power Engineering Consulting Co.，Ltd，Nanjing 211102；2.Jiangsu Huai'an Power Supply Company，Huai'an，Jiangsu 223002；3.Jiangsu Yancheng Power Supply Company，Yancheng，Jiangsu 224000）

This paper analyzes the business needs of county wireless communication network，combined with the advantages of McWiLL wireless broadband technology，expounded the architecture and construction programs of county wireless power communication network.This paper presents the construction program of base station，grounding and lighting protection，infrastructure and communication device installation that based on McWiLL wireless broadband powerline communications special network.According to the practical application of county wireless communication network，using this set of wireless communication private network can improve the security and reliability of data transmission，and provides an efficient and reliable communications security and support to improve efficiency and quality of service for county power company.

McWiLL； wireless broadband； power communication； power grid construction

杨 鑫（1987-），男，硕士，主要研究方向为电力系统通信与调度自动化专业的设计工作。